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含鹽排放脫硫廢水處理技術研究

來源:科柏盛環保     發布時間:2021-01-04

       含鹽排放脫硫廢水一般均為電廠之類的企業生産中排放的廢水,直接排放會對周圍環境造成不可預測的污染,周邊環境質量下降,影響居民的正常生活。随着我國近幾年來環保管控愈發嚴格,對廢水的處理有了更高的要求,在建設項目環評期間,咨詢機構會查閱大量的資料來試圖實現企業脫硫廢水的“零”排放,環保第三方企業技術服務機構也再尋求着新的技術突破,本文僅以目前市面上幾種常見的脫硫廢水處理技術來進行分析,試圖探索出我國目前最合适的脫硫廢水處理技術。

       一、引言

       濕法脫硫技術是目前我國乃至于世界上最常見、效率最高的脫硫技術,廣泛應用于我國燃煤電廠等一些含有脫硫廢水的企業,據不完全統計,濕法脫硫工藝所使用量占到了我國同類處理技術的90%以上,可以說是我國脫硫技術的總标兵。濕法脫硫工藝其處理原理大概為,在循環池中加入石灰石或者石膏,通過其對排氣筒煙氣中二氧化硫的中和,來實現煙氣中二氧化硫的處理,繼而衍生出脫硫廢水的排放,脫硫廢水的形成主要是水中混合了煙氣和石灰石中的氯化物,該氯化物是以離子的形式存在,随着溶解量不斷加大,氯離子的濃度也随之上升,在化學中高濃度的氯離子會抑制石灰石的溶解,水呈現酸性,脫硫效率因此降低,并且還會對整個脫硫系統有一定的破壞。因此為了保證脫硫系統的高校運轉,企業需要定期排放一部分的脫硫廢水,降低水中氯離子的濃度,加速石灰石的反應,保證脫硫系統的正常運行。

       脫硫廢水有以下特點:(1)整體廢水呈現酸性,pH 在5~6.5;(2)整體廢水懸浮物超标,并且具備了硫酸的腐蝕性;(3)廢水中還存在着大量的金屬離子,且含量較大。由此看來脫硫廢水成分較多,各元素無序存在,水質不穩定,不易處理,在經過專家學者的多方論證,其證明脫硫廢水并不能一次性以一種工藝處理完畢,而是需要根據其水質中污染物種類的不同,分批次進行處理,最終達到國家廢水出水水質标準。整個脫硫廢水處理技術一半分為3 部分:預處理、濃縮減量、最終排放處理。

       二、脫硫廢水預處理技術

       脫硫廢水第一階段為預處理工藝,該工序主要的目的為中和處理脫硫廢水中含有的金屬離子及總懸浮物,使脫硫廢水硬度降低,便于後續工序的反應和處理。下圖為一般脫硫廢水預處理工藝圖,使用的是中和箱、反應箱、絮凝箱三箱工藝。
       其整體處理工藝為:脫硫廢水排放到緩沖池中,并在該池中進行充分混合,在混合後經由水泵首先抽送到中和箱,在中和箱内加入石灰乳和氫氧化鈉溶液,對脫硫廢水進行第一次中和處理,調節廢水中的PH 值,使不易溶解的污染物沉澱下來,中和後在經由水泵抽送到反應箱,在反應箱内加入有機硫與絮凝劑,這一工序主要是去除水中無法中和的重金屬元素,将之沉澱。最後在經由水泵抽送到絮凝箱,投入絮凝劑,促使廢水進行沉澱,這樣經過中和、沉澱、絮凝的廢水因充分融合可以進入清水池進行下一步的處理。

       1.2 脫硫廢水濃縮減量技術

       濃縮減量是對預處理後的脫硫廢水進行濃縮處理,降低最終的處理量,從而實現成本的降低。濃縮減量一般使用的是膜濃縮技術,該技術成本降低,減輕企業負擔,是脫硫廢水處理中應用較廣的技術。膜濃縮技術主要包括正滲透(FO)、反滲透(RO)、電滲析(ED)、膜蒸餾(MD)。因為篇幅原因,本文僅以正滲透(FO)、反滲透(RO)兩種技術進行研究。

       1.2.1 正滲透法

       正滲透法利用選擇性分離膜兩側高濃度差将水分子從高鹽側自發擴散到低鹽分的汲取液一側,是目前膜分離領域的研究熱點之一。

       近年來,正滲透膜工藝得到了很大的提升,前期造價低,處理過程中能耗較低,出水水質高,國内外紛紛進行實際應用,但是正滲透膜的研制仍存在濃差極化大、水通量較低及理想的驅動溶液制備困難等問題,需在新的膜材料、膜改性、膜合成方法及驅動溶液的兼容性、分離回收等方面進一步深入研究。

       1.2.2 反滲透技術

       反滲透是利用反滲透膜在一定壓力下使溶液中的溶劑與溶質被動分離的過程。對膜一側的料液施加的壓力超過它的滲透壓時,溶劑會逆着自然滲透的方向作反向滲透,從而分别在膜的低壓側與高壓側得到滲透液和濃縮液。反滲透膜能夠過濾微笑的物質物質,有效截留水中的無機鹽、膠體物質和相對分子質量較大的有機物,從而使水中雜質降低。反滲透技術存在的弊病為該膜造價昂貴、在受壓過程中容易磨損需頻繁更換。

       三、脫硫廢水末端零排放處理技術

       2.1 蒸發結晶

       蒸發結晶技術在我國煤化工行業污水處理中已應用廣泛,含鹽脫硫廢水處理可以借鑒其處理經驗。常見的蒸發結晶工藝主要為:多效蒸發(MED)技術和機械再壓縮(MVR)技術。

       2.1.1 多效蒸發技術

       多效蒸發技術是多個蒸發器裝置串聯起來,多效蒸發中的第一效加入加熱蒸汽,第一效産生的二次蒸汽作為第二效加熱蒸汽,而第二效的加熱室相當于第一效的冷凝器,從第二效産生的二次蒸汽又作為第三效的加熱蒸汽,如此串聯多個蒸發器即多效蒸發。脫硫廢水經蒸發系統餘熱預熱後,依次進入各效蒸發器進行蒸發濃縮,在最末效用離心機對濃縮後的濃鹽水進行固液分離,分離出的液體重新回到系統進行再循環。這一過程中,蒸汽熱能得到多次利用,因此熱能利用率較高,相對前期購買、運營成本較低。但是該技術土建施工較多,蒸汽消耗量大。下圖為其工藝流程圖。
       2.1.2 機械再壓縮技術

       機械再壓縮技術工藝流程為,壓縮機對蒸發器排出的二次蒸汽進行再次壓縮,壓縮後送入蒸發器的加熱室作加熱蒸汽。此時經過壓縮的蒸汽溫度會上升,并于加熱室内進行冷凝再次釋放出熱量,熱量與外界的廢水相結合再次産生二次蒸汽,在重複最開始的步驟進行壓縮,在整個工藝中隻需要在蒸發器中産生蒸汽,随後在整個工藝中循環處理,但是整個處理工程中,耗電量較大。與多效蒸發技術相比,機械再壓縮技術有兩大優點,首先是所需土建面積減小,其次也效率也更高,更加适合對脫硫廢水排放由嚴格要求的地區。下圖為其工藝流程圖。
       四、結束語

       目前,我國脫硫廢水零排放技術仍處于廣泛研究與初步應用階段。本文僅以目前市面上幾種常見的脫硫廢水處理技術來進行分析,試圖探索出我國目前最合适的脫硫廢水處理技術。就目前而言,如何降低廢水處理成本,提高處理效率,提高污染物的綜合利用率,是研究脫硫廢水處理的最主要目标。
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